[发明专利]一种应用于全球卫星定位与导航系统中的快速定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于全球卫星定位与导航系统中的定位方法，尤其涉及一种应用于全球卫星定位与导航系统中的快速定位方法，属于全球卫星定位领域。

背景技术

全球卫星定位与导航系统，例如GPS、GLONASS、GALILEO、北斗系统，最基本和最主要的任务是确定用户在空间的位置，为用户提供空间坐标，简称为定位。全球卫星定位与导航系统包括一组用于发射信号的卫星，形成卫星星座，保证用户能够全球、全天进行定位导航。

评判全球卫星定位与导航系统优劣的主要参数包括：定位时间、定位精度及能够定位的区域和时间等等。GPS接收机定位时间主要指标分为冷启动和热启动定位时间，冷启动条件是指用户概略位置、开机时间、卫星星历、卫星历书等都未知的情况下GPS接收机的定位时间；而热启动条件是指用户概略位置、开机概略时间、卫星星历都已知的情况下GPS接收机的定位时间。

GPS等卫星导航定位系统进行用户位置定位时需要知道卫星的位置和观测的伪距，而卫星位置和伪距都与卫星的发射时间有关，所以接收机要进行定位必须正确的获取卫星发射时间。用户接收机为获取卫星的发射时间，必须完成比特同步(bit synchronization)和帧同步(frame synchronization)，即使有卫星星历也至少需要6秒的时间才能完成帧同步，这严重影响到GPS首次定位时间，故目前接收机冷启动定位时间大都在30～60秒之间。NiiloSirola提出一种RangeFit方法，Roland Kaniuth称之为Snapshot，这些方法都是利用卫星发射时间1ms以下的历元计数计算伪距进行定位，从而不需要进行比特同步和帧同步即可进行定位解算，使得TTFF可在1秒内完成，故目前大都GPS接收机热启动定位时间在1秒以内。但同时RangeFit方法也存在一定的缺陷，即初始时间误差、初始坐标误差和钟差等误差的等效距离和需小于150km，即使初始位置没有误差，初始时间误差也必须在210秒以内，这种约束条件严重影响了RangeFit法的应用，故大部分接收机指标(TTFF小于1秒)是指在热启动和AGPS条件下的指标。

然后许多用户在开机定位时并不能满足热启动条件，同时又不是完全的冷启动，例如开机时的用户位置与最后定位的位置距离较远，达到150km，这是经常发生的，特别是车载设备，这就使得开机首次定位时间(TTFF)至少要大于6秒以上。对于一些特殊应用，特别是从开机到结束整个过程只有几十秒的应用，这个问题尤其明显，限制了很多导航定位应用。如何在各种条件下实现GPS等卫星导航系统快速定位是用户接收机一个重要的研究方向。

发明内容

本发明针对如何在各种条件下实现GPS等卫星导航系统快速定位是用户接收机一个重要的研究方向的需要，提供一种应用于全球卫星定位与导航系统中的快速定位方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种应用于全球卫星定位与导航系统中的快速定位方法包括以下步骤：

1)从接收机的存储设备中获取接收机的初始时间和卫星星历；

2)进行卫星的捕获和跟踪从而获取卫星的多普勒观测值，并进行码相位时间计数器的累积得到码相位的值；

3)利用获取的接收机的初始时间、卫星星历和n颗卫星的实测多普勒观测值组建多普勒解算方程，并对该多普勒解算方程进行解算得到卫星发射时间和接收机的位置估算值与初始值的差值；利用通过多普勒解算获得的差值和接收机的初始时间以及卫星星历计算出卫星发射时间和接收机位置的估算值，这个估算值比初始值更准确，但它的精度与接收机速度有关，一般在100公里以内，不能直接作为最后的定位结果输出；

4)将步骤3)中解算得到的卫星发射时间和接收机位置的估算值作为不完备伪距解算方程的输入条件，组建不完备伪距解算方程，解算得到卫星发射时间和接收机的位置的准确值与步骤3)得出的估算值的差值，利用通过不完备伪距解算获得的差值和卫星发射时间以及接收机位置的估算值，从而可求出卫星发射时间和接收机位置的准确值。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤3)中n颗卫星联合多普勒解算方程为：